Наталья Максимовна Толыпина — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46
Natalia M. Tolypina — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Construction Materials Science, Products and Structures
46 Kostyukova st., Belgorod, 308012
Елена Николаевна Хахалева — кандидат технических наук, доцент, помощник проректора
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Elena N. Khakhaleva — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Assistant to the Vice-Rector
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Дмитрий Юрьевич Чашин — аспирант кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46
Dmitriy Yu. Chashin — postgraduate student of the Department of Construction Materials Science, Products and Structures
46 Kostyukova st., Belgorod, 308012
Даниил Александрович Толыпин — аспирант кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46
Daniil A. Tolypin — postgraduate student of the Department of Construction Materials Science, Products and Structures
46 Kostyukov st., Belgorod, 308012
Введение. Длительная эксплуатация бетонных изделий и конструкций в условиях повышенной температуры и влажности приводит к ухудшению физико-механических свойств бетона, что обусловлено изменением структуры и фазового состава цементной матрицы. В этой связи определенный интерес представляет исследование роли мелких заполнителей в процессах деструкции цементной матрицы при водо-тепловом воздействии.
Материалы и методы. Использовали портландцемент ЦЕМ I 42,5Н ЗАО «Осколцемент»; промышленный отсев дробления кварцитопесчаника Лебединского горно-обогатительного комбината; мелкий заполнитель из дробленого кварцитопесчаника и гранита в лабораторных условиях. Предел прочности при сжатии и изгибе образцов определяли на гидравлическом прессе ПГМ-100МГ4. Микроструктуру изучали с помощью растрового электронного микроскопа Tescan Mira 3. Для анализа продуктов гидратации применяли синхронный термоанализатор STA 449 F1 Jupiter NETZSCH. Испытания посредством ультразвукового контроля проводили на приборе «Пульсар 2.2».
Результаты. Установлено, что образцы бетона на кварцитопесчанике демонстрируют более высокий индекс термовлажностной стойкости по сравнению с образцами на гранитном заполнителе. Это объясняется большей активностью кварцитопесчаника по поглощению извести, что приводит к образованию термодинамически стабильных соединений в условиях повышенной влажности и температуры. Непрерывное увеличение скорости ультразвукового сигнала в образцах бетона термовлажностного твердения с исследуемыми заполнителями указывает на замедление деструктивных процессов, вызванных рекристаллизацией гидратных фаз. При этом благодаря взаимодействию минералов заполнителей с гидратными фазами повышаются сцепление с цементной матрицей и прочностные характеристики бетона.
Выводы. Комплексные исследования показали, что наиболее стабильные структуры в термовлажностных условиях создаются в мелкозернистых бетонах на основе кварцитопесчаника. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости тщательного подбора заполнителей с учетом их способности образовывать термостабильные гидратные фазы.
Introduction. Long-term operation of concrete products and structures under conditions of elevated temperature and humidity leads to deterioration of the physical and mechanical properties of concrete, which is caused by changes in the structure and phase composition of the cement matrix. In this regard, the study of the role of fine aggregates in the processes of cement matrix destruction under water-thermal exposure is of particular interest.
Materials and methods. Materials used for research: Portland cement CEM I 42.5N manufactured by “Oskolcement” CJSC; industrial screening of crushed quartzite sandstone by Lebedinsky Mining and Processing Plant; fine aggregate from crushed quartzite sandstone and granite in laboratory conditions. The compressive and bending strength of the specimens was determined using a hydraulic press PGM-100MG4. The microstructure was studied using a Tescan Mira 3 SEM. An STA 449 F1 Jupiter NETZSCH synchronous thermal analyzer was used to analyze the hydration products. Ultrasonic testing was performed using a Pulsar 2.2 device.
Results. It was established that concrete specimens made of quartzite sandstone exhibit a higher thermal and moisture resistance index compared to specimens made of granite aggregate. This is due to the higher absorption of lime by quartzite sandstone, which leads to the formation of thermodynamically stable compounds under conditions of high humidity and temperature. The continuous increase in the speed of the ultrasonic signal in the thermal and moisture-cured concrete specimens with the studied aggregates indicates a slowdown in the destructive processes caused by the recrystallization of hydrate phases. At the same time, due to the interaction of aggregate minerals with hydrated phases, the adhesion to the cement matrix and the strength characteristics of concrete increase.
Conclusions. Comprehensive studies showed that the most stable structures in thermo-humidity conditions are created in fine-grained concretes based on quartzite sandstone. The results obtained indicate the need for careful selection of aggregates, taking into account their ability to form thermostable hydrate phases.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.